1
第 16章 数据库研究和应用的新领域
?数据库的研究可以划分为三大类
?关于数据模型的研究
?经历了层次模型、网状模型、关系模型、语义模
型、面向对象模型等的研究过程
?关于新技术的研究
?主要是数据库技术与其他技术相结合而派生出来
的新的研究领域
?关于数据库应用的研究
?数据库的应用领域非常广泛
2
数据库研究和应用的新领域
?并行数据库
?主动数据库
?知识库
?多媒体数据库
?模糊数据库
?工程数据库
?空间数据库
3
并行数据库
?并行数据库是在并行计算机上具有并行处理能力
的数据库系统，它是数据库技术与计算机并行处
理技术相结合的产物。
4
并行数据库的可行性
?由于数据库模型、特别是关系数据库模型本身就
有极大的并行可能性，因此将并行处理技术与数
据库技术结合是完全可行的。在关系数据库中，
数据库是元组的集合，数据库操作实际是对集合
的操作，许多情况下可以将其分解为对一系列子
集合的操作。由于这些子集合操作不具有数据相
关性，因而具有潜在的并行处理可能。
5
并行数据库研究的主要内容
?实现并行数据库操作的并行算法的研究，它要解
决如何对数据库进行并行操作的问题；
?并行数据库物理存储结构的研究，它要考虑如何
划分多处理机、如何划分或共享磁盘及内存等，
以保证能实现对数据库的并行操作；
?并行查询优化的研究，查询优化是数据库领域的
一个传统课题，但并行查询优化更加复杂，实现
起来也困难得多。
6
主动数据库
?传统的数据库是被动地提供服务的
?数据库能否主动提供服务？
?什么是主动服务？
7
主动服务
?主动数据库通常采用的方法是在传统数据库中嵌
入 ECA（ Event Condition Active即事件 -条件 -动作）
规则，即在某一事件发生时，触发数据库管理系
统去检测当前数据库的状态，如果满足设定的条
件，便执行规定的动作（程序）。
8
主动数据库研究的主要课题
?主动数据库的数据模型和知识模型，即研究如何扩
充传统的数据模型，使之适应于主动数据库的要求；
?执行模型，即研究 ECA规则的处理和执行方式；
?条件检测，这是主动数据库系统实现的关键技术之
一，由于条件的复杂性，如何高效地对条件求值对
提高系统效率有很大影响；
?体系结构，目前主动数据库的体系结构大多是在传
统数据库管理系统的基础上，扩充事务管理部件和
对象管理部件，以支持知识模型和执行模型，并增
加事件侦测部件、条件检测部件和规则管理部件等。
9
知识库
?数据库还可以存储和管理“知识”，使数据
库智能化，这就是所谓的知识库。知识库把
人类具有的知识以一定形式存入计算机，实
现方便而有效地使用和管理大量的知识。
10
知识库的研究方法
?一方面是从人工智能出发研究知识库，
?另一方面是从数据库出发研究知识库。
?事实上，知识库就是人工智能与数据库技术相结
合的产物，研究如何在数据库中加入推理规则或
知识，以使数据库具有推理能力或知识
11
知识库管理系统的结构
12
多媒体数据库
?传统的数据库也可以存储多媒体信息
?不能认为存储了多媒体信息的数据库就是
多媒体数据库
?多媒体数据库的一个重要特征是不仅能存
储多媒体信息，而且能够高效的处理多媒
体信息
13
模糊数据库
?模糊技术是一种利用模糊的、不准确的数据做出
正确结论的技术，它也是人工智能的一种研究方
法。
?传统的数据库系统描述和存储的是精确的和确定
的客观事物，但不能描述和处理模糊的和不确定
的数据。
?模糊技术与数据库技术相结合，就是希望利用数
据库来描述、存储和处理模糊数据，从而提高模
糊技术的应用水平。
14
模糊数据库系统
?存储、管理和操作模糊数据的数据库。
?存储的是以各种形式表示的模糊数据；
?数据之间的联系是模糊的；
?对数据的约束（如完整性）是模糊的；
?数据的处理和操作是模糊的等。
15
工程数据库
?传统的数据库一般只是处理简单的对象和规范化
的数据，这样的数据库不适合在工程领域的应用，
比如存放工程图纸等。而在工程领域又非常需要
数据库技术的支持，为此人们又开始研究工程数
据库，它针对工程应用领域的需要，对工程对象
进行存储和处理，并提供相应的管理功能及良好
的设计环境。
16
工程数据库还应具备如下功能：
?支持复杂多样的工程数据的存储和管理
?支持复杂对象（如图形数据）的表示和处理
?支持变长结构的数据实体的处理
?支持多种工程应用程序
?支持模式的动态修改和扩展
?支持工程长事务和嵌套事务的处理和恢复等
17
空间数据库
?空间数据是用于表示空间物体的位置、形状、大
小和分布特征等各方面信息的数据。
?空间数据库则是存储空间物体信息的数据库，并
能够对空间数据进行高效的查询和处理。
?空间数据库是数据库技术在地理信息系统（ GIS，
Geographical Information System） 领域的应用，
并且空间数据库是地理信息系统的基础和核心。
18
空间数据库的主要研究内容
?空间数据模型
?空间数据查询语言
?点 -线查询，例如查询某一河流（线）上的桥梁（点）
?点 -面查询，例如查询某一城市（面）的学校（点）
?线 -面查询，例如查询某一高速公路（线）所经过的
城镇（面）
?点 -点查询，例如查询两个地点之间的距离
?线 -线查询，例如查询与某一高速公路相交的所有公
路等
?空间数据库管理系统
19
【本章小节】
?介绍了数据库研究和发展的一些新的和专
门的领域。
第 16章 数据库研究和应用的新领域
?数据库的研究可以划分为三大类
?关于数据模型的研究
?经历了层次模型、网状模型、关系模型、语义模
型、面向对象模型等的研究过程
?关于新技术的研究
?主要是数据库技术与其他技术相结合而派生出来
的新的研究领域
?关于数据库应用的研究
?数据库的应用领域非常广泛
2
数据库研究和应用的新领域
?并行数据库
?主动数据库
?知识库
?多媒体数据库
?模糊数据库
?工程数据库
?空间数据库
3
并行数据库
?并行数据库是在并行计算机上具有并行处理能力
的数据库系统，它是数据库技术与计算机并行处
理技术相结合的产物。
4
并行数据库的可行性
?由于数据库模型、特别是关系数据库模型本身就
有极大的并行可能性，因此将并行处理技术与数
据库技术结合是完全可行的。在关系数据库中，
数据库是元组的集合，数据库操作实际是对集合
的操作，许多情况下可以将其分解为对一系列子
集合的操作。由于这些子集合操作不具有数据相
关性，因而具有潜在的并行处理可能。
5
并行数据库研究的主要内容
?实现并行数据库操作的并行算法的研究，它要解
决如何对数据库进行并行操作的问题；
?并行数据库物理存储结构的研究，它要考虑如何
划分多处理机、如何划分或共享磁盘及内存等，
以保证能实现对数据库的并行操作；
?并行查询优化的研究，查询优化是数据库领域的
一个传统课题，但并行查询优化更加复杂，实现
起来也困难得多。
6
主动数据库
?传统的数据库是被动地提供服务的
?数据库能否主动提供服务？
?什么是主动服务？
7
主动服务
?主动数据库通常采用的方法是在传统数据库中嵌
入 ECA（ Event Condition Active即事件 -条件 -动作）
规则，即在某一事件发生时，触发数据库管理系
统去检测当前数据库的状态，如果满足设定的条
件，便执行规定的动作（程序）。
8
主动数据库研究的主要课题
?主动数据库的数据模型和知识模型，即研究如何扩
充传统的数据模型，使之适应于主动数据库的要求；
?执行模型，即研究 ECA规则的处理和执行方式；
?条件检测，这是主动数据库系统实现的关键技术之
一，由于条件的复杂性，如何高效地对条件求值对
提高系统效率有很大影响；
?体系结构，目前主动数据库的体系结构大多是在传
统数据库管理系统的基础上，扩充事务管理部件和
对象管理部件，以支持知识模型和执行模型，并增
加事件侦测部件、条件检测部件和规则管理部件等。
9
知识库
?数据库还可以存储和管理“知识”，使数据
库智能化，这就是所谓的知识库。知识库把
人类具有的知识以一定形式存入计算机，实
现方便而有效地使用和管理大量的知识。
10
知识库的研究方法
?一方面是从人工智能出发研究知识库，
?另一方面是从数据库出发研究知识库。
?事实上，知识库就是人工智能与数据库技术相结
合的产物，研究如何在数据库中加入推理规则或
知识，以使数据库具有推理能力或知识
11
知识库管理系统的结构
12
多媒体数据库
?传统的数据库也可以存储多媒体信息
?不能认为存储了多媒体信息的数据库就是
多媒体数据库
?多媒体数据库的一个重要特征是不仅能存
储多媒体信息，而且能够高效的处理多媒
体信息
13
模糊数据库
?模糊技术是一种利用模糊的、不准确的数据做出
正确结论的技术，它也是人工智能的一种研究方
法。
?传统的数据库系统描述和存储的是精确的和确定
的客观事物，但不能描述和处理模糊的和不确定
的数据。
?模糊技术与数据库技术相结合，就是希望利用数
据库来描述、存储和处理模糊数据，从而提高模
糊技术的应用水平。
14
模糊数据库系统
?存储、管理和操作模糊数据的数据库。
?存储的是以各种形式表示的模糊数据；
?数据之间的联系是模糊的；
?对数据的约束（如完整性）是模糊的；
?数据的处理和操作是模糊的等。
15
工程数据库
?传统的数据库一般只是处理简单的对象和规范化
的数据，这样的数据库不适合在工程领域的应用，
比如存放工程图纸等。而在工程领域又非常需要
数据库技术的支持，为此人们又开始研究工程数
据库，它针对工程应用领域的需要，对工程对象
进行存储和处理，并提供相应的管理功能及良好
的设计环境。
16
工程数据库还应具备如下功能：
?支持复杂多样的工程数据的存储和管理
?支持复杂对象（如图形数据）的表示和处理
?支持变长结构的数据实体的处理
?支持多种工程应用程序
?支持模式的动态修改和扩展
?支持工程长事务和嵌套事务的处理和恢复等
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空间数据库
?空间数据是用于表示空间物体的位置、形状、大
小和分布特征等各方面信息的数据。
?空间数据库则是存储空间物体信息的数据库，并
能够对空间数据进行高效的查询和处理。
?空间数据库是数据库技术在地理信息系统（ GIS，
Geographical Information System） 领域的应用，
并且空间数据库是地理信息系统的基础和核心。
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空间数据库的主要研究内容
?空间数据模型
?空间数据查询语言
?点 -线查询，例如查询某一河流（线）上的桥梁（点）
?点 -面查询，例如查询某一城市（面）的学校（点）
?线 -面查询，例如查询某一高速公路（线）所经过的
城镇（面）
?点 -点查询，例如查询两个地点之间的距离
?线 -线查询，例如查询与某一高速公路相交的所有公
路等
?空间数据库管理系统
19
【本章小节】
?介绍了数据库研究和发展的一些新的和专
门的领域。
